Nettoyage de la surface par exposition à un plasma O2SF6 

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Système d’épitaxie par jets moléculaires

La technique de croissance que nous avons utilisée pour cette étude est la technique d’épitaxie par jets moléculaires (EJM). Dans ce paragraphe nous présenterons tout d’abord le réacteur de croissance que nous avons utilisé, ainsi que la cellule d’hydrogène qui a été installée pendant ma thèse.

Le réacteur de croissance

Nous utilisons un bâti composé de deux chambres de croissance : l’une réservée à l’épitaxie de composants semi-conducteurs III-V ; l’autre est utilisée pour les études matériaux et dispose de la cellule d’hydrogène (cf. Figure 13).
Cinq modules composent ce bâti :
• le sas d’introduction : On y place les substrats, après leur préparation, sous flux d’azote à pression atmosphérique. Une pompe turbomoléculaire permet d’y obtenir un vide primaire (environ 2.10-5 Torr).
• la chambre d’introduction : lorsqu’elle est isolée du sas d’introduction, un vide secondaire de l’ordre de 10-9 Torr y est maintenu. Elle est aussi équipée d’un four (1) qui permet le dégazage préalable des substrats (aux alentours de 200°C).
• la chambre de transfert et d’analyse : Cette chambre est située entre la chambre d’introduction et la chambre de croissance. Son vide est plus poussé (10-10 Torr). On y stocke les substrats sur leur porte-substrats avant croissance. On y effectue l’analyse chimique des surfaces grâce à la présence d’un spectromètre d’électrons Auger (2).
• les deux chambres d’épitaxie : la qualité du vide y est primordiale, elle est maintenue sous ultra-vide (10-10 Torr) par l’action conjuguée d’une pompe ionique, d’un sublimateur de titane et du refroidissement à l’azote liquide des panneaux cryogéniques que constituent les doubles parois des bâtis. Ce refroidissement permet en outre de réduire le couplage thermique entre les cellules. Les deux bâtis sont équipés d’un spectromètre de masse et d’un appareillage de diffraction d’électrons de haute énergie en réflexion (RHEED) (cf paragraphe suivant).
• la chambre d’épitaxie « composants » : y sont réalisés les composants-laser et les structures-test. Elle est équipée de cellules d’éléments III – gallium, aluminium (2) et indium-, d’éléments V – As (cellule type craqueur, Riber) et N (cellule plasma RF Oxford) et d’éléments dopants : Silicium (dopant N) et béryllium (dopant P).
• la chambre d’épitaxie « matériaux » : elle est équipée de cellules d’éléments III – gallium, aluminium et indium-, et de deux cellules d’effusion pour l’arsenic. C’est dans cette chambre qu’a été installée la cellule plasma RF d’hydrogène.

Les éléments de contrôle

Le spectromètre de masse

Un spectromètre de masse permet de contrôler la nature des gaz présents dans la chambre (ceux utilisés pour l’épitaxie et les gaz résiduels, indésirables, parmi lesquels la vapeur d’eau, CO2 et CO). Les deux chambres de croissance possèdent également une jauge de pression pour contrôler la pression résiduelle.

La diffraction d’électrons de haute énergie par réflexion (RHEED)

Le RHEED permet l’analyse directe de l’état de surface et le contrôle des conditions de croissance.
Les électrons du RHEED proviennent d’un canon à électrons émettant un faisceau d’électrons monocinétiques, accélérés sous une tension de quelques kilovolts (20kV dans le bâti que nous avons utilisé). Ce faisceau est dirigé sous incidence rasante (angle<3°) sur la surface à analyser, puis diffracté par interaction élastique avec la matière et recueilli sur un écran fluorescent.
Sur l’écran, on observe la surface, identifiée par son ombre (cf. Figure 15).
La tache spéculaire est la trace des électrons ayant été réfléchis sur la surface sans interaction avec le matériau. La variation de son intensité au départ de la croissance sur une surface nominale permet d’en estimer la vitesse. En effet, elle présente des oscillations dont la période correspond au dépôt d’une monocouche atomique.
Enfin, le diagramme de diffraction se présente sous la forme d’un ensemble de lignes perpendiculaires à la surface étudiée (flèches blanches), leur espacement R est directement relié à la distance interréticulaire des plans diffractants dhkl par la relation : dhkl x R = L x λ0
L représente la distance séparant l’échantillon de l’écran fluorescent, et λ0 la longueur d’onde des électrons incidents.
Le diagramme de diffraction d’un polycristal contiendra des taches de diffraction supplémentaires du fait de la présence de régions différemment orientées. Le diagramme d’un matériau amorphe (exemple : oxyde de surface) sera réduit à un fond diffus. Une surface reconstruite sera repérée par l’apparition de taches de position fractionnaire (cf image, lignes non repérées par flèches), dont l’espacement sera relié à la symétrie de la surface dans l’azimut d’observation.
Cette technique est in-situ et peut être utilisée pendant toutes les étapes d’une épitaxie. Nous l’avons utilisée pour caractériser la désoxydation de la surface avant épitaxie, la transition 2D-3D lors de la formation d’îlots 3D, vérifier les conditions expérimentales (reconstructions de surface, rapport des fluxV/III) et calibrer les vitesses de croissance.

La cellule Hydrogène

La cellule hydrogène que nous avons installée sur le bâti d’épitaxie est une cellule plasma RF commerciale Oxford Applied Research (OAR) HD25R. Elle dispose d’un système de déflection d’ions à sa sortie.

Fonctionnement de la cellule plasma RF

Le gaz d’hydrogène est dissocié dans la cavité de la cellule par une décharge électrique créée par le couplage inductif d’une bobine d’excitation RF, à une fréquence d’excitation de 13.56MHz. La puissance, typiquement 200W en fonctionnement, doit être dissipée dans des composants résistifs. La cavité résonnante doit donc être accordée en faisant varier les réactances d’accord jusqu’à ce que la charge apparaisse comme purement résistive. L’accord d’impédance est réalisé lorsqu’on a minimisé la valeur de la puissance réfléchie, c’est-à-dire lorsqu’on obtient une puissance réfléchie mesurée à 0W. Un système de circulation d’eau permet de prévenir tout échauffement de la cellule lors de son fonctionnement.
Enfin, une photodiode placée derrière un hublot directement sur la cellule permet de mesurer en permanence l’intensité lumineuse émise par le plasma et ainsi de suivre sa stabilité.

Description des éléments du dispositif

Le choix des éléments du montage (filtres, débitmètres, pompes…) et la mise en place de la cellule ont été faits par G. Lacoste et A. Arnoult.
L’hydrogène utilisé provient d’une bouteille ultra-pure (5N). Le manomètre R6000 permet de contrôler la pression de gaz que recevra le débitmètre massique, et surtout de ne pas l’endommager par une pression trop importante. L’hydrogène passe par un premier filtre (1μm) pour retenir les impuretés résiduelles, il est ensuite à nouveau filtré dans le filtre « getter » chauffant qui permet d’éliminer les contaminants gazeux tels que : O2, CO2, H2O…. Le débitmètre massique permet de moduler le débit de gaz que l’on souhaite utiliser pour faire fonctionner le plasma. Une pompe turbo-moléculaire a été ajoutée sur le réacteur afin de soutenir la pompe ionique lors des manipulations avec hydrogène : on travaille en effet à une pression de 6.10-6 Torr lors d’un nettoyage à l’hydrogène, et la pompe ionique ne pourrait assurer le pompage seule, car son débit n’est pas suffisant. Cette pompe turbo-moléculaire est aussi connectée à la canalisation d’hydrogène afin de la purger après utilisation et d’éviter toute accumulation de gaz.

Microscopie à force atomique

Le microscope à force atomique a été proposé en 1986 par Binning et al [Binning 1986]. Une pointe est fixée à l’extrémité d’un levier (cantilever), et est amenée au-dessus d’un échantillon placé sur une platine de déplacement (balayage XYZ). Une cartographie de la grandeur mesurée est obtenue en balayant la pointe sur l’échantillon. La déflection du cantilever sous l’effet de la force d’interaction est mesurée par la déviation d’un faisceau laser réfléchi par l’extrémité du cantilever et collecté sur une diode photoélectrique segmentée (deux ou quatre cadrans) (voir Figure 18). La pointe AFM peut être utilisée en mode statique ou mise en mode oscillant. Dans ce dernier cas, on fait vibrer le cantilever grâce à une pastille piézo-électrique en contact avec son support. La force d’interaction peut être due aux forces répulsives entre les atomes de la pointe AFM et ceux de la surface, à des forces de Van der Waals à courte portée, à des forces capillaires, au frottement, à des processus magnétiques ou électrostatiques si la pointe est conductrice ou recouverte de matériau magnétique, à des processus catalytiques, etc.
Dans le cadre de nos travaux nous nous limiterons à une utilisation de l’AFM en mode oscillant (pour préserver la surface de nos échantillons) pour obtenir des images du relief des surfaces des échantillons.

Spectroscopie de Masse d’Ions Secondaires

Les analyses SIMS ont été réalisées à l’INSA Toulouse par Claude Armand. Il utilise un système Cameca IMS 6F. L’analyse SIMS consiste à pulvériser par un faisceau d’ions primaires l’échantillon à analyser. Les ions secondaires réémis, formés à partir des éléments du matériau étudié, sont ensuite analysés par un spectromètre de masse. La source d’ions est portée à 10kV et l’échantillon à analyser est à une haute tension inférieure à celle de la source afin de permettre une accélération suffisante des ions du faisceau primaire. La tension appliquée à l’échantillon, dans notre cas, était de 4.5kV pour une analyse en ions secondaires positifs, elle peut être de -4.5kV pour une analyse en ions secondaires négatifs. L’équipement de l’INSA Toulouse dispose de deux sources d’ions primaires, une source de césium (ions Cs+ que nous avons utilisé) et une seconde d’oxygène (ions O2+).
La résolution en profondeur de l’analyse dépend des conditions expérimentales (ions primaires, accélération…), mais aussi de la rugosité de la surface. Lors du suivi de plusieurs masses, on peut améliorer la résolution en utilisant la fonction « beam blanking » qui consiste à arrêter l’érosion de l’échantillon lorsque le système de détection se déplace d’une masse à une autre.
La résolution en masse consiste à discerner deux masses proches. Des interférences entre ions de masses voisines peuvent survenir et fausser les résultats. Cependant l’augmentation de la résolution en masse s’accompagne d’une diminution de l’intensité du signal détecté. Il convient donc d’ajuster ce paramètre en fonction des éléments étudiés afin de conserver un signal significatif. Lors de nos études sur la contamination des interfaces de reprise d’épitaxie, nous avons dû utiliser une haute résolution massique pour séparer les ions secondaires S- et O2-. L’effet de matrice est un autre paramètre à prendre en compte lors d’une étude SIMS. L’effet de matrice est un terme général qui désigne les différences de sensibilité du SIMS pour un même élément dans deux échantillons de compositions différentes. Ces variations peuvent être dues à un taux d’ionisation ou un rendement d’érosion différent. Une analyse en ions Cs+ et en ions secondaires positifs permet de minimiser les effets de matrice de part la faible énergie des ions incidents qui limite la profondeur d’érosion et perturbe peu l’émission des ions secondaires.
Enfin, les concentrations des éléments étudiés sont normalisées par rapport à la concentration de ces éléments dans des échantillons références dont la concentration est connue. Cependant les valeurs quantitatives des analyses SIMS sont données avec une incertitude relative de 10 à 20%.

Spectroscopie de photoémission par rayons X

La spectroscopie de photoémission de rayon X permet d’étudier les énergies de liaison des niveaux de coeur des solides.
Les premières expériences qui révélèrent l’interaction de la lumière avec de la matière ont été réalisées par H. Hertz [Hertz 1887] et W. Hallwachs [Hallwachs 1887] en 1887, qui est aujourd’hui connue sous le nom d’effet photoélectrique [Einstein 1905]. Ces chercheurs ont montré qu’une charge négative pouvait être retirée d’un solide lorsque celui-ci était irradié par une lumière ultraviolette, alors qu’aucune décharge n’était observée pour les charges positives.
Les expériences de photoémission exploitent toujours cet effet. Les rayons X sont dirigés sur l’échantillon, libérant des photoélectrons par effet photoélectrique qui sont analysés en fonction de leur angle d’émission et leur énergie cinétique par un analyseur électrostatique (Figure 19).

Techniques de structuration de surface

Nous différentierons les techniques basées sur l’utilisation d’un faisceau qui écrit point par point les motifs, des techniques de lithographie qui permettent une réalisation massivement parallèle des motifs.
Dans le premier cas, le faisceau peut être un faisceau d’électrons et on parle alors de lithographie électronique (EBL) ou un faisceau d’ions et il s’agit de lithographie par faisceau d’ions focalisés (FIB). Les inconvénients de ces techniques résident dans leur principe d’écriture séquentiel des motifs. Il limite le nombre de motifs réalisable sous peine de durées de fabrication prohibitives. Dans le second cas, les techniques sont basées sur un traitement massivement parallèle, donc devraient permettre la réalisation simultanée d’un grand nombre de motifs. Certaines sont basées sur la technique de lithographie optique, d’autres exploitent les techniques de moulage, ou les propriétés de réticulation de polymères. La plupart de ces techniques alternatives sont encore en phase de développement.
Les caractéristiques générales des différentes techniques sont données sur la Figure 21, qui représente la résolution ultime qu’elles permettent d’obtenir en fonction de leur vitesse d’écriture.

Structuration par masqueur électronique (EBL)

La structuration par masqueur électronique consiste en l’inscription d’un motif par un faisceau d’électrons dans une résine sensible aux électrons [Beasley 1975]. Les électrons brisent les chaînes de polymères de la résine, et diminuent la longueur de ces chaînes. Immerger l’échantillon dans une solution révélatrice élimine de l’échantillon les chaînes de polymères de plus petite longueur, révélant ainsi les motifs écrits dans la résine. La résine restante peut ensuite servir de masque de gravure ou de masque de lift-off.
Les électrons dessinant un motif interagissent avec le solide sous-jacent (dans notre cas le GaAs) et diffusent. Sous l’impact du faisceau électronique, des électrons secondaires sont générés. La partie de ces électrons, rétrodiffusés par le substrat semiconducteur vers la résine, est responsable de l’élargissement du motif, en insolant la résine autour du motif [Sewell 1978]. Ce mécanisme est dénommé « effet de proximité ». Ce même problème est rencontré, avec une plus grande ampleur, lors de l’irradiation d’un réseau de motifs nanométriques de grande densité. Ici, cet effet d’irradiation par électrons rétrodiffusés peut conduire à une irradiation non désirée des motifs voisins, conduisant à l’élargissement du motif réalisé, voire à une destruction du motif par une trop grande irradiation. En utilisant l’effet de proximité Liu et al [Liu 2002] ont toutefois réussi à fabriquer des électrodes espacées de moins de 4nm.

Structuration par FIB (Focused Ion Beam)

La structuration par FIB consiste en l’écriture de motifs sur une surface à l’aide d’un faisceau d’ions focalisés. [Melngailis 1993] La structuration de l’échantillon s’opère directement lors du bombardement des ions, qui, par collisions, arrachent les atomes de la surface du matériau bombardé, formant ainsi un relief [Kapsa 2004]. Le temps de traitement d’une grande surface par cette technique est long, car il s’agit d’une écriture point par point du motif. L’obtention du relief se fait uniquement par voie physique, ce qui peut entraîner une dégradation du cristal sous le champ structuré du fait d’une implantation des ions de la source à proximité de la surface. [Laruelle 1990] Ce problème se pose dans le cas des semiconducteurs, particulièrement pour le silicium et l’InP, qui seront contaminés par les ions Ga ainsi implantés. Dans le cas du GaAs, ce procédé modifiera localement la stoechiométrie du matériau. Aussi, pour éviter ce problème, la solution consiste à protéger la surface semiconductrice d’une mince couche d’oxyde de silicium. Les motifs seront alors obtenus dans ce matériau avant d’être transférés dans le semiconducteur sous-jacent. [Xie 2006] Le grand avantage de cette technique réside dans la faible dimension des motifs qu’elle permet aujourd’hui d’obtenir, compte tenu de la résolution nanométrique des équipements récents. [Gierak 2007]

Structuration par STM

La microscopie à effet tunnel (STM) peut être utilisée comme une technique de lithographie électronique. C’est cette technique qui a ouvert le champ de la nanolithographie. En effet la faible énergie des électrons d’un microscope à effet tunnel permet d’insoler la résine dans de très petites dimensions (motifs<10nm) et de réduire voire d’annihiler les problèmes d’effets de proximité. Des résultats expérimentaux ont montré que des électrons de 12eV permettaient d’insoler des résines sur 50nm d’épaisseur confirmant la potentialité de cette technique [Marrian 1992]. Cependant le temps d’écriture est extrêmement long, ce qui limite son champ d’application. Une solution consisterait à augmenter cette vitesse en écrivant simultanément avec une multitude de pointes (~1000).[Marrian 1992]

Lithographie par Microscopie à balayage de sonde (SPM – Scanning Probe Microscopy)

La lithographie par SPM consiste en l’écriture du motif à l’aide la pointe d’un microscope AFM ou STM, en oxydant localement l’échantillon en créant un champ électrique entre la pointe et l’échantillon. Les premières oxydations induites par des pointes de microscope ont été reportées par Dagata et al [Dagata 1990], ces résultats ont été obtenus sur Si (111) passivé Hydrogène. L’utilisation d’un AFM [Luo 2006] présente des avantages par rapport à celle d’un STM. Tout d’abord, l’utilisation d’un STM nécessite des matériaux conducteurs, alors que l’AFM est également applicable pour des substrats semi-conducteurs. Par ailleurs, le champ électrique qui gouverne le mécanisme d’oxydation peut être appliqué indépendamment dans le cas de l’AFM, alors que c’est la tension appliquée qui contrôle à la fois le courant tunnel et le mécanisme d’oxydation dans le cas du STM. Enfin, la topographie réelle du motif d’oxyde est donnée directement en AFM alors que l’on a besoin d’une conversion pour l’obtenir avec un STM, l’image directe donnant la densité d’état électronique locale de la surface.
La lithographie par anodisation par AFM consiste en une modification locale de l’oxyde de surface du semi-conducteur par une réaction électrochimique entre la pointe de l’AFM et le substrat en atmosphère humide. On peut opérer avec différents modes de fonctionnement, contact [Day 1993], tapping [Irmer 1997], non-contact [Garcia 1998]. Ce dernier mode permet de préserver la surface des dommages que pourrait produire la pointe lors du contact, et permet aussi d’allonger la durée de vie de la pointe. Le schéma de principe de la formation locale de l’oxyde est présenté sur la Figure 23.
La formation de la protubérance d’oxyde de semi-conducteur est le résultat de plusieurs réactions.
Tout d’abord, quand un électron réagit avec les molécules d’eau présentes en surface du semiconducteur, la molécule H2O se décompose en un ion OH- et un radical H* suivant la réaction suivante : H2O + e- 􀃆 OH- + H*
L’ion OH- pénètre alors la couche d’oxyde présente à la surface du semiconducteur grâce au fort champ électrique appliqué
Pour le silicium [Park 2005], la protubérance de SiO2 se forme par la réaction suivante : Si + 2OH- – 4e- 􀃆 SiO2 + 2H+
Pour le GaAs [Jian 2005] : 2GaAs + 10OH- – 12e- 􀃆 Ga2O3 + As2O3 + 4H2O + 2H+
Les radicaux H* et H+ (+e-) se recombinent spontanément pour former la molécule H2.
La formation d’une protubérance d’oxyde ainsi que sa forme, son volume et sa hauteur dépendent de la tension d’anodisation et du niveau d’humidité lors de la réaction. Typiquement pour une tension de 10V et une durée d’oxydation de 5s, on obtient une protubérance de 5nm de haut pour un diamètre à la base de 100nm. L’obtention d’un diamètre inférieur à 50nm peut être obtenu avec une durée d’oxydation inférieure à 0.1s.

Techniques collectives : par auto assemblage

L’intérêt de ce type d’approche est de pouvoir réaliser une structuration ou une fonctionnalisation de surface collectivement en une seule étape et de pouvoir recouvrir entièrement la surface, le système s’organisant lui-même en fonction des conditions dans lesquelles il est placé.

Structuration par Holographie

Il s’agit de la première technique de structuration collective utilisée. La lithographie holographique consiste en l’obtention de motifs dans une résine par interférences. Un montage optique adéquat permet, à partir d’une source laser, d’obtenir le motif d’interférences que l’on souhaite réaliser. La résine est sélectionnée pour sa sensibilité à la longueur d’onde du laser.
La résolution ultime de cette technique est limitée par la longueur d’onde de la source utilisée, qui se situe généralement dans la gamme des UV, typiquement entre 365nm et 436nm. L’obtention de tailles inférieures nécessite l’utilisation d’UV profonds (longueur d’onde comprise entre 193nm et 248nm) ou même d’UV extrêmes (longueur d’onde comprise entre 10nm et 14nm). Cette possibilité n’a été offerte que récemment, car elle exige des optiques spéciales transparentes à ces longueurs d’onde, qui n’étaient jusqu’ici disponibles.
En utilisant un laser Argon à 488nm avec une puissance de 70mW/cm², des réseaux à un pas de 2.3 à 0.5μm ont été obtenus [Kim 1995], l’utilisation d’un laser He-Cd à 325nm a permis de diminuer la taille des motifs et d’atteindre une période de 180nm [Schramboeck 2006].
Le motif d’interférences reproduit est identique sur toute la surface sur l’échantillon. C’est un grand avantage pour certaines applications qui nécessitent l’obtention de motifs homogènes sur de grandes surfaces, ce d’autant plus que cette technique de lithographie, douce, ne perturbe pas le cristal. En revanche cette technique présente des inconvénients inhérents. Outre que la taille des motifs sera identique sur toute la surface et ne pourra donc pas être modulée, la gamme de pas du réseau est contraint par la longueur d’onde du faisceau incident. De plus, la dimension minimale des motifs restera supérieure à 100nm, même si les longueurs d’onde des lasers UV diminuent. Par ailleurs, les motifs sont des carrés ou des losanges, suivant le montage expérimental utilisé. Il sera donc impossible d’obtenir des motifs de tailles et formes modulables sur une même surface.

Structuration par fonctionnalisation de la surface

Des travaux d’une équipe américaine [Ryu 2005] ont montré qu’il était possible d’obtenir une structuration en utilisant l’enchevêtrement d’un film d’un mélange de copolymères pour contrôler et modifier les interactions de surfaces et d’interfaces. Cette technique permet en changeant la composition du mélange de copolymères de modifier l’énergie de surface ou les caractéristiques de la surface. Le mélange de copolymères consiste en un dosage 56/2/42 de styrène (S), de benzocyclobutène (BCB) et de méthyl-méthacrylate (MMA). La solution est enduite par rotation sur un wafer, puis la température est augmentée à 200°C ou 250°C sous une atmosphère d’azote (bien au-dessus de la température de transition vitreuse du PS (100°C) et du PMMA (110°C)) afin d’activer la réaction de polymérisation (Figure 24(a)). Le film est ensuite rincé avec du toluène pour enlever les molécules qui ne participent pas au réseau. L’épaisseur finale du film mesure 10.4nm. Pour montrer l’efficacité de ce film sur le contrôle de l’énergie de surface, les auteurs ont enduit deux substrats, un de silicium et l’autre d’or, avec le mélange de polymères. La mesure de l’angle de contact pour une goutte d’eau adsorbée à la surface donne la même valeur (76.2°) [Figure 24, (b) A et B], alors que l’angle de contact pour une goutte d’eau sur une surface de SiO2 est de 17.4° et de 63.4° pour une surface d’or [Figure 24, (b) C et D respectivement]. L’énergie de surface des surfaces hydrophobe (or) et hydrophile (SiO2) est donc modifiée, et devient identique malgré la différence de substrat.

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Table des matières

1 CHAPITRE 1 : GENERALITES 
1.1 Introduction
1.2 L’épitaxie et son développement
1.3 Principe et mécanismes de la croissance épitaxiale
1.3.1 Principe
1.3.2 Mécanismes de surface
1.3.3 Caractéristiques des surfaces
1.3.3.1 Structure cristalline et surfaces
1.3.3.2 La surface (001
1.3.3.3 Surface vicinale
1.3.4 Surfaces de hauts indices de Miller
1.3.4.1 Les plans {111
1.3.4.2 Les plans {113} et {114}
1.3.4.3 Angle cristallographique entre les plans (11n) et (001)
1.3.4.4 Reconstructions et énergies de surface
1.4 Modes de croissance
1.4.1 Modes de croissance et caractéristiques de surface
1.4.2 Modes de croissance en hétéroépitaxie
1.4.3 Modes de croissance pour l’épitaxie In(Ga)As/GaAs
1.5 Croissance sur surface structurée
1.5.1 Modélisation
1.5.1.1 Le modèle de diffusion
1.5.1.2 Modèle par minimisation du potentiel chimique
1.5.1.3 Modèle par éléments finis
1.5.2 Démonstration de la croissance localisée de boîtes quantiques
1.6 Techniques expérimentales
1.6.1 Système d’épitaxie par jets moléculaires
1.6.1.1 Le réacteur de croissance
1.6.1.2 Les éléments de contrôle
1.6.1.3 La cellule Hydrogène
1.6.2 Spectroscopie de Photoluminescence
1.6.2.1 Principe
1.6.2.2 Banc de photoluminescence
1.6.2.3 Microscopie à force atomique
1.6.2.4 Spectroscopie de Masse d’Ions Secondaires
1.6.3 Spectroscopie de photoémission par rayons X
1.7 Conclusion 40
2 CHAPITRE 2 : STRUCTURATION DE SURFACE 
2.1 Introduction
2.2 Techniques de structuration de surface
2.2.1 Techniques individuelles
2.2.1.1 Structuration par masqueur électronique (EBL)
2.2.1.2 Structuration par FIB (Focused Ion Beam)
2.2.1.3 Structuration par STM
2.2.1.4 Lithographie par Microscopie à balayage de sonde (SPM – Scanning Probe Microscopy)
2.2.2 Techniques collectives : par auto assemblage
2.2.2.1 Structuration par Holographie
2.2.2.2 Structuration par fonctionnalisation de la surface
2.2.2.3 Structuration par Anodisation d’une couche d’Al2O3
2.2.3 Techniques collectives : les lithographies douces
2.2.3.1 Impression par microcontact (microcontact printing)
2.2.3.2 Structuration par Nano-impression
2.3 Structuration par Nano-impression au LAAS
2.3.1 Choix opérés
2.3.1.1 Structuration recherchée
2.3.1.2 Choix du polymère
2.3.1.3 Traitement hydrophobe du moule
2.3.1.4 Exemples de mauvais traitement du moule
2.3.1.5 Fond de motif
2.3.1.6 Résultats de nanoimpression obtenus
2.4 Transfert du motif dans le substrat
2.4.1 Voie humide
2.4.1.1 Transfert de Nanoimpressions par voie humide
2.4.2 Voie sèche
2.4.3 Voie ICP
2.4.3.1 Le principe de la gravure ICP
2.4.3.2 Exemples de gravures ICP obtenus
2.5 Conclusion
3 CHAPITRE 3 : PREPARATION DE SURFACE 
3.1 Introduction
3.2 Nettoyage de surface ex-situ
3.2.1 Préparation chimique
3.2.1.1 Solutions chimiques oxydantes
3.2.1.2 Solutions chimiques passivantes
3.2.2 Traitement UV-ozone (UVOC’S)
3.2.3 Plasma O2SF6
3.2.3.1 Résultats préliminaires
3.2.3.2 Nettoyage de la surface par exposition à un plasma O2SF6
3.2.3.3 Influence des paramètres du plasma O2SF6
3.2.3.4 Nettoyage par plasma O2
3.2.3.5 Conclusion
3.3 Nettoyage de surface in-situ
3.3.1 Techniques de désoxydation
3.3.1.1 Désoxydation par bombardement ionique ou électronique
3.3.1.2 Désorption thermique de l’oxyde
3.3.1.3 Décomposition de l’oxyde à l’aide d’un flux de Ga
3.3.2 Désoxydation sous flux d’Hydrogène atomique
3.3.2.1 Etat de l’art
3.3.2.2 Obtention de l’hydrogène atomique
3.3.2.3 Désoxydation par plasma d’Hydrogène
3.4 Conclusion
4 CHAPITRE 4 : EPITAXIE SUR SURFACE STRUCTUREE 
4.1 Introduction
4.2 Epitaxie sur surfaces microstructurées
4.2.1 Etat de l’art
4.2.2 Echantillons étudiés
4.2.3 Contamination et reprise d’épitaxie
4.2.4 Morphologie des motifs après reprise d’épitaxie
4.2.5 Influence des paramètres de croissance
4.2.5.1 Influence de la température de croissance
4.2.5.2 Influence de la présence d’hydrogène
4.2.5.3 Influence de la présence d’un réseau d’AlAs
4.2.6 Evolution et optimisation de la forme des motifs
4.2.7 Boîtes quantiques d’InAs sur surfaces microstructurées
4.3 Epitaxie sur surface nanostructurée
4.3.1 Géométrie et élaboration des échantillons
4.3.2 Epitaxie de GaAs sur des motifs nanostructurés
4.3.3 Puits quantiques de GaInAs sur motifs nanostructurés
4.3.4 Localisation des boites quantiques
4.3.5 Discussion et perspectives
4.4 Reprise d’épitaxie de GaAs sur des surfaces avec masque micro structurés de SiO2/Si3N4
4.4.1 Etat de l’art
4.4.2 Echantillons réalisés
4.5 Conclusion
CONCLUSION GENERALE 
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

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